PCR中DNA聚合酶的选择

职业培训 培训职业 2024-12-05
合理选择耐热DNA聚合酶是PCR实验成功的关键。首要考虑的因素包括特异性、保真性、耐热性、扩增速率和扩增片段长度。耐热DNA聚合酶分为三类:第一类没有校正功能,合成效率高但容易出错;第二类具有校正功能,但合成效率降低;第三类兼具前两类特性,通过混合使用来平衡性能。

合理选择耐热DNA聚合酶是PCR实验成功的关键。首要考虑的因素包括特异性、保真性、耐热性、扩增速率和扩增片段长度。耐热DNA聚合酶分为三类:第一类没有校正功能,合成效率高但容易出错;第二类具有校正功能,但合成效率降低;第三类兼具前两类特性,通过混合使用来平衡性能。DNA聚合酶类型多样,包括Pfu、Vent、KOD、Taq、Tth、T7和ϕ29等。

Taq DNA聚合酶是最常见、历史最悠久的类型,具有5’-3’聚合酶活性和5’-3’外切核酸酶活性,但缺乏3’-5’校正活性。其耐热性良好,无需中途添加酶,但保真性较低,主要依赖于镁离子和dNTPs的浓度和比例。

Tth DNA聚合酶耐热性更优,适用于高GC含量的PCR反应,对抑制成分的耐受性更强。它具有RTase活性,可在Mn2+存在下增强RTase活性,实现逆转录和PCR在同一管内进行。在较高的反转录温度下,特异性更高。

Pfu DNA聚合酶具有出色的热稳定性,包含5'→3'DNA聚合酶和3'→5'外切酶活性,具备校正作用,热稳定性强。Pfu酶是高保真热稳定DNA聚合酶的首选,用于基因筛选、克隆表达、突变检测、定点突变等实验。虽然其延伸速率较低,但保真性高,适用于2kb内DNA片段的扩增。

Vent DNA聚合酶具有5'→3'DNA聚合酶活性和3'→5'外切酶活性,其3'→5'外切酶活性校对作用显著降低碱基错误掺入率,提高扩增结果的忠实性,保真度比Taq DNA聚合酶高5~15倍。在95℃温育下,保持90%以上的聚合酶活性,97.5℃下半衰期长达130min,适合扩增长片段。

KOD DNA聚合酶来自Thermococcus kodakaraensis,具有高扩增能力和高保真性,3’~5’核酸外切酶活性主要起校正作用。保真性远高于Pfu DNA聚合酶,适用于高保真地扩增6kb以内的PCR产物。

LA Taq DNA聚合酶结合了Taq DNA聚合酶和DNA校对聚合酶活性,3’~5’核酸外切酶活性的耐热DNA聚合酶。在扩增长链或短链DNA时,效率较高,尤其是10kb以上片段。保真性强,是标准Taq DNA聚合酶的10倍,适用于T/A载体克隆。

热启动PCR(hot start PCR)通过DNA聚合酶在样品温度至少达到70℃时才发挥作用的方式控制PCR反应,避免非特异引导和引物聚合,增加扩增特异性。HotStart Taq DNA聚合酶在室温下活性被完全封闭,加热到70℃时,抗体迅速失活,释放酶活性。

AmpliTaq Gold DNA聚合酶利用化学修饰抑制在室温下的酶活性,激活后可进行高度特异性的延伸和扩增。Pyrobest™ DNA聚合酶具有3’~5’的核酸外切酶活性,优化的buffer与Taq DNA聚合酶具有相同的扩增效率,具有较高的保真性。

Taq Plus DNA聚合酶是Taq和Pfu聚合酶的混合物,具备5’~3’外切核酸酶活性和3’~5’核酸外切酶活性,保真性是Taq DNA聚合酶的4倍,适用于扩增长度达20kb的片段,具有高扩增效率和低错配率的特点。

PrimerSTAR HS DNA聚合酶具备高保真性和高扩增效率,具有非常强的3’~5’的核酸外切酶活性,显示出良好的校正功能,同时具有优于Taq DNA聚合酶的高扩增效率,是添加抗体的Hot Start型DNA聚合酶。

综上,不同类型的DNA聚合酶在特异性、保真性、耐热性、扩增速率和扩增片段长度等方面有所差异,选择合适的DNA聚合酶对于PCR实验的成功至关重要。参考保真性顺序:Golden Taq>Pfu>Vent>Pyrobest>Taq plus>LA Taq =PrimerStar HS。

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